Планеты солнечной системы нептун описание. Есть ли у Нептуна поверхность? Отправили одну миссию

Вторая планета (после Урана), открытая в «Новое время» – Нептун – является четвертой по размеру и восьмой по расстоянию планетой от Солнца. Его назвали в честь римского морского бога, аналогичному Посейдону у греков. После открытия Урана, ученые всего мира начали спорить, т.к. траектория его орбиты не совсем соответствовала всемирному закону тяготения, открытого Ньютоном.

Это натолкнуло их на мысль о существовании еще одной планеты, пока не известной, которая и влияла своим гравитационным полем на орбиту седьмой планеты. Через 65 лет после открытия Урана, 23 сентября 1846 года была открыта планета Нептун. Она была первой планетой, которую открыли при помощи математических расчетов, а не с помощью долгих наблюдений. Расчеты начал англичанин Джон Адамс еще в 1845 году, но они были не совсем верные. Их продолжил Урбен Леверье – астроном и математик, родом из Франции. Он рассчитал положение планеты с такой точностью, что ее нашли в первых же вечер наблюдений, поэтому Леверье стали считать первооткрывателем планеты. Англичане запротестовали и после длительных споров, все признали немалый вклад Адамса, и он так же считается первооткрывателем Нептуна. Это был прорыв в расчетной астрономии! Нептун до 1930 года, считался самой далекой и последней планетой. Открытие Плутона, сделало его предпоследним. Но в 2006 году МАС — «Международный Астрономический Союз», принял более точную формулировку определения «планета», и Плутон стал считаться «карликовой планетой», а Нептун снова стал последней планетой нашей солнечной системы.

Строение Нептуна

Характеристики Нептуна были получены только с помощью одного космического аппарата «Вояджер-2». Все фотографии, были получены именно с него. В 1989 году, он прошел в 4,5 тыс. км от планеты, обнаружив несколько новых спутников и зафиксировав «Большое темное пятно», наподобие «Красного пятна» на Юпитере.

Строение Нептуна по своему составу, очень близко к Урану. Он тоже является газообразной планетой с твердым ядром, массой примерно с Землю и температурой, как на поверхности Солнца – до 7000 К. При этом, общая масса Нептуна примерно в 17 раз более массы Земли. Ядро восьмой планеты, окутывает мантия из воды, метанового льда и аммиака. Далее идет атмосфера, она включает в себя 80% водорода, 19% гелия и около 1% метана. Из метана состоят и верхние облака планеты, которые поглощают спектр красного цвета солнечных лучей, поэтому в цвете планете доминирует синий. Температура верхних слоев составляет – 200 °С. В атмосфере Нептуна зафиксированы самые сильные ветра, среди всех известных планет. Их скорость может достигать 2100 км/ч! Располагаясь на расстоянии 30 а. е., полный оборот вокруг Солнца, занимает у Нептуна почти 165 земных лет, поэтому, с момента своего открытия, он совершит свой первый полный оборот только в 2011 году.

Спутники Нептуна

Уильям Лассель открыл самый большой спутник – Тритон, уже через пару недель, после открытия самого Нептуна. Его плотность составляет 2 г/см³, следовательно, по массе он превосходит на 99% все спутники планеты. Хотя размеры его, чуть больше Луны.

Он обладает ретроградной орбитой и скорее всего, очень давно, был захвачен полем Нептуна, из расположенного рядом, пояса Койпера. Это поле, постоянно притягивает спутник к планете все ближе и ближе. Поэтому в недалеком, по космическом меркам, будущем (через 100 млн. лет) он столкнется с Нептуном, в результате чего могут образоваться кольца, более мощные и заметные, чем сейчас наблюдаются у Сатурна. На Тритоне присутствует атмосфера, что может означать, наличие жидкого океана, под ледяной корой кромкой поверхности. Т.к. Нептун в римской мифологии был морским богом, все его спутники названы в честь римских морских богов, поменьше рангом. Среди них можно выделить Нереиду, Протей, Деспину, Таласу и Галатею. Масса всех этих спутников, составляет менее 1% от массы Тритона!

Характеристики Нептуна

Масса: 1,025*1026 кг (в 17 раз больше Земли)
Диаметр на экваторе: 49528 км (в 3,9 раз больше Земли)
Диаметр на полюсе: 48680 км
Наклон оси: 28,3°
Плотность: 1,64 г/см³
Температура верхних слоев: около – 200 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 15 часов 58 минут
Расстояние от Солнца (среднее): 30 а. е. или 4,5 млрд. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 165 лет
Скорость вращения по орбите: 5,4 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,011
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,77°
Ускорение свободного падения: 11 м/с²
Спутники: есть 13 шт.

Структура Нептуна, согласно данным НАСА. Авторы и пава: NASA.

Являясь газовым гигантом (или ледяным гигантом), Нептун не имеет твёрдой поверхности. Как известно, сине-зелёный диск, который мы все видели на фотографиях НАСА не является поверхностью планеты. То, что мы видим на самом деле является вершинами очень глубоких газовых облаков и, если бы человек попытался бы стать на одну из таких вершин он бы просто начал падать сквозь газовые слои планеты. Во время этого падения, он ощущал бы непрерывное повышение температуры и давления, пока наконец не добрался бы до “твёрдой” сердцевины. Это и будет поверхность, которая (как и в случае с другими газовыми гигантами) в астрономии определяется, как точка в атмосфере, где давление достигает величины в один бар. Поверхность Нептуна является одним из наиболее активных и динамичных мест во всей нашей Солнечной системе.

Средний радиус планеты составляет 24 622 ± 19 километров, что делает Нептун четвёртой по величине планетой в Солнечной системе. Но с массой в 1,0243*10 26 килограмм – что примерно в 17 раз больше, чем масса Земли – это третья по массе планета в нашей системе. Из-за меньшего размера и более высоких концентраций летучих веществ по отношению к Юпитеру и Сатурну, Нептун (подобно Урану) часто называют ледяным гигантом – один из подклассов гигантских газовых планет.

Как и в случае с Ураном, поглощение красного света метаном, находящимся в атмосфере, приводит к тому, что Нептун имеет голубой оттенок. Поскольку количество метана в атмосфере Нептуна почти аналогично этому параметру в атмосфере Урана, там, вероятно, имеется какой-то неизвестный компонент, который ответственен за более яркую окраску Нептуна.

В атмосфере Нептуна можно выделить две основные области: тропосфера, где температура уменьшается с высотой; и стратосфера, где температура растёт с высотой. В тропосфере давление находится в диапазоне от одного до пяти бар (100 и 500 кПа), следовательно, “поверхность” Нептуна располагается в пределах этой области. Поэтому можно сказать, что “поверхность” Нептуна состоит на 80% из водорода и на 19% из гелия. Верхний слой атмосферы пронизан движущимися полосами облаков, имеющими различный состав, в зависимости от высоты и давления. На верхнем уровне, температуры пригодны для того чтобы метан мог конденсироваться, облака тут состоят из аммиака, сульфида аммония, сероводорода и воды.

Изображение Нептуна слева было получено во время тестирования адаптивной оптики прибора MUSE, установленного на VLT. Изображение справа – передано космическим телескопом “Хаббл”. Обратите внимание, что оба изображения были получены в разное время. Авторы и права: ESO / P. Weilbacher, AIP / NASA / ESA / MH Wong & J. Tollefson, UC Berkeley.

На более низких уровнях, как считается, также могут существовать облака из аммиака и сероводорода. В нижних областях тропосферы, где давление составляет около 50 бар (5 МПа) и температура – 273 К (0 °C) должны располагаться облака, состоящие из водяного льда.

Поскольку Нептун не является твёрдым телом, его атмосфера претерпевает дифференциальное вращение. Так экваториальная зона вращается с периодом около 18 часов, а период вращения полярных областей не превышает 12 часов. Такое дифференциальное вращение выражено наиболее ярко, чем у любой другой планеты в Солнечной системе, и оно приводит к наличию очень сильных ветров и штормов. Три наиболее впечатляющих из них были замечены в 1989 году космическим зондом “Вояджер 2”. Наиболее крупный шторм достигал 13 000 километров в длину и 6600 километров в ширину, что сопоставимо с размерами Большого Красного Пятна на Юпитере. К сожалению, известный как Большое Тёмное Пятно, этот шторм не был замечен пять лет спустя, когда исследователи искали его при помощи космического телескопа “Хаббла”.

По причинам, которые до сих пор не известны астрономам, Нептун необычайно горяч. Несмотря на то, что эта планета находится гораздо дальше от Солнца, чем Уран и получает на 40% меньше солнечного света, температура у его поверхности примерно равна температуре Урана. На самом деле, Нептун излучает в 2,6 раза больше энергии, чем он принимает её от Солнца.

Такое большое количество внутреннего тепла, граничащего с холодом космического пространства, создаёт огромную разницу температур. И это вызывает появление сверхбыстрых ветров на Нептуне. Максимальная скорость ветра на Юпитере может достигать 500 км/час. Это в два раза превышает скорость самых сильных ураганов на Земле. Но это ничто по сравнению с Нептуном. Астрономы подсчитали, что ветры на Нептуне могут достигать 2100 км/час.

Глубоко внутри Нептун, все же может иметь действительно твёрдую поверхность, но температура в этой области будет составлять тысячи градусов, а этого достаточно, чтобы расплавить камень. Таким образом, не представляется возможным стоять на “поверхности” Нептуна, не говоря уже о том, чтобы ходить по нему.

Нептун – восьмая планета Солнечной системы: открытие, описание, орбита, состав, атмосфера, температура, спутники, кольца, исследование, карта поверхности.

Нептун - восьмая от Солнца и самая удаленная планета Солнечной системы. Это газовый гигант и представитель категории солнечных планет внешней системы. Плутон вылетел из планетарного списка, поэтому Нептун замыкает цепочку.

Ее нельзя отыскать без приборов, поэтому нашли относительно недавно. В близком подходе наблюдали всего раз при пролете аппарата Вояджер-2 в 1989 году. Давайте узнаем какая планета Нептун в интересных фактах.

Интересные факты о планете Нептун

О нем не знали древние

• Нептун нельзя отыскать без использования инструментов. Впервые его заметили лишь в 1846 году. Позицию вычислили математически. Имя дано в честь морского божества у римлян.

Стремительно вращается на оси

• Экваториальные облака выполняют оборот за 18 часов.

Наименьший среди ледяных гигантов

• Он меньше Урана, но превосходит по массе. Под тяжелой атмосферой скрываются слои водорода, гелия и метановых газов. Есть вода, аммиак и метановый лед. Внутреннее ядро представлено скалой.

Атмосфера наполнена водородом, гелием и метаном

• Метан Нептуна впитывает красный цвет, поэтому планета выглядит синей. Высокие облака постоянно дрейфуют.

Активный климат

• Стоит отметить крупные штормы и мощные ветры. Одна из масштабных бурь зафиксирована в 1989 году – Большое темное пятно, длившееся 5 лет.

Есть тонкие кольца

• Представлены ледяными частичками, смешанными с пылевыми зернами и углеродосодержащим веществом.

Есть 14 спутников

• Самым интересным спутником Нептуна выступает Тритон – морозный мир, выпускающий частички азота и пыли из-под поверхности. Может быть притянутым планетарной гравитацией.

Отправили одну миссию

• В 1989 году мимо Нептуна пролетел Вояджер-2, приславший первые крупномасштабные снимки системы. Также за планетой наблюдал телескоп Хаббл.

Размер, масса и орбита планеты Нептун

При радиусе в 24622 км это четвертая по крупности планета, которая вчетверо крупнее нашей. С массой 1.0243 х 10 26 кг обходит нас в 17 раз. Эксцентриситет составляет всего 0.0086, а расстояние от Солнца до Нептуна – 29.81 а.е. в приближенном состоянии и 30.33. а.е. на максимальном.

На сидерический оборот уходит 16 часов, 6 минут и 36 секунд, а на орбитальный проход – 164.8 лет. Наклон оси Нептуна – 28.32° и напоминает земной, поэтому планета проходит сквозь похожие сезонные перемены. Но стоит прибавить фактор длительной орбиты, и получим сезон с продолжительностью в 40 лет.

Планетарная орбита Нептуна влияет на пояс Койпера. Из-за гравитации планеты некоторые объекты лишаются стабильности и создают разрывы в поясе. В некоторых пустых участках проходит орбитальный путь. Резонанс с телами – 2:3. То есть, тела завершают 2 орбитальных прохода на каждые 3 у Нептуна.

Ледяной гигант располагает троянскими телами, устроившимися на точках Лагранжа L4 и L5. Некоторые даже поражают своей стабильностью. Скорее всего, они просто создались рядом, а не притянулись гравитационно позже.

Состав и поверхность планеты Нептун

Эту разновидность объектов именуют ледяными гигантами. Присутствует скалистое ядро (металлы и силикаты), мантия, созданная из воды, метанового льда, аммиаков и водородной, гелиевой и метановой атмосферы. Детальное строение Нептуна просматривается на рисунке.

В ядре присутствует никель, железо и силикаты, а по массе в 1.2 раз обходит нашу. Центральное давление возрастает до 7Мбар, что вдвое выше нашего. Обстановка накаляется до 5400 К. На глубине в 7000 км метан трансформируется в алмазные кристаллы, которые опускаются вниз в виде града.

Мантия достигает в 10-15 раз превосходит земную массу и наполнена аммиачной, метановой и водной смесью. Вещество называют ледяным, хотя в реальности это плотная раскаленная жидкость. Атмосферный слой простирается на 10-20% от центра.

В нижних атмосферных слоях можно заметить, как возрастают метановые, водные и аммиачные концентрации.

Спутники планеты Нептун

Лунная семья Нептуна представлена 14-ю спутниками, где все кроме одного обладают именами в честь греческой и римской мифологии. Они разделены на 2 класса: регулярные и нерегулярные. Первые – Наяда, Таласса, Деспина, Галатея, Ларисса, S/2004 N 1 и Протей. Расположены ближе всего к планете и маршируют по круговым орбитам.

Спутники отдалены от планеты на расстояние 48227 км до 117 646 км, и все, кроме S/2004 N 1 и Протея, обходят планету меньше, чем ее орбитальный период (0.6713 дня). По параметрам: 96 x 60 x 52 км и 1.9 × 10 17 кг (Наяда) до 436 x 416 x 402 км и 5.035 × 10 17 кг (Протей).

Все спутники, кроме Протея и Лариссы, вытягиваются по своей форме. Спектральный анализ показывает, что они сформировались из водяного льда с примесью темного материала.

Неправильные следуют по наклонным эксцентричным или ретроградным орбитам и проживают на большой отдаленности. Исключение – Тритон, вращающийся вокруг Нептуна по круговому орбитальному пути.

В списке нерегулярных можно найти Тритон, Нереид, Галимеда, Сао, Лаомедеа, Несо и Псамафа. По размеру и массе они практически устойчивые: от 40 км в диаметре и 1.5 × 10 16 кг в массе (Псамафа) до 62 км и 9 х 10 16 кг (Галимеда).

Отдельно рассматриваются Тритон и Нереид, потому что это крупнейшие нерегулярные луны в системе. Тритон вмещает 99.5% орбитальной массы Нептуна.

Они близко вращаются к планете и обладают необычными эксцентриситетами: у Тритона – практически идеальный круг, а у Нереиды – наиболее эксцентричная.

Самый большой спутник Нептуна – Тритон. Его диаметр охватывает 2700 км, а масса – 2.1 х 10 22 кг. Его размера хватает, чтобы добиться гидростатического баланса. Тритон движется по ретроградному и квазикруговому пути. Его наполняет азот, двуокись углерода, метан и водяные льды. Альбедо – больше 70%, поэтому считается одним из наиболее ярких объектов. Поверхность выглядит красноватой. Удивляет и тем, что обладает своим атмосферным слоем.

Плотность спутника – 2 г/см 3 , а значит 2/3 массы отдано на скальные породы. Также может присутствовать вода в жидком состоянии и подземный океан. На юге расположена крупная полярная шапка, древние кратерные шрамы, каньоны и уступы.

Есть мнение, что Тритон был притянут гравитацией и ранее считался частью пояса Койпера. Приливное притяжение приводит к сближению. Между планетой и спутником может произойти столкновение через 3.6 млрд. лет.

Нереида стоит на третьем месте по величине в лунной семье. Вращается по проградной, но крайне эксцентрической орбите. Спектроскоп нашел льды на поверхности. Возможно, именно хаотическое вращение и вытянутая форма приводят к нерегулярным изменениям видимой величины.

Атмосфера и температура планеты Нептун

На возвышении атмосфера Нептуна состоит из водорода (80%) и гелия (19%) с небольшими метановыми примесями. Синий оттенок появляется из-за того, что метан впитывает красный свет. Атмосфера делится на два главных шара: тропосфера и стратосфера. Между ними есть тропопауза с давлением в 0.1 бар.

Спектральный анализ показывает, что стратосфера туманная из-за скопления смесей, созданных контактом УФ-лучей и метана. В ней заметны монооксид углерода и цианистый водород.

Пока никто не может объяснить, почему термосфера раскалена до 476.85°C. Нептун крайне далеко расположен от звезды, поэтому нужен другой механизм нагрева. Это может быть контакт атмосферы с ионами в магнитном поле или же гравитационные волны самой планеты.

Нептун лишен твердой поверхности, поэтому атмосфера вращается дифференциально. Экваториальная часть совершает обороты с периодом в 18 часов, магнитное поле – 16.1 часов, а полярная зона – 12 часов. Именно поэтому возникают сильные ветры. Три масштабных зафиксировал Вояджер-2 в 1989 году.

Первый шторм простирался на 13000 х 6600 км и смахивал на Большое Красное Пятно Юпитера. В 1994 году телескоп Хаббл попытался отыскать Большое Темное Пятно, но его не было. Зато на территории северного полушария образовалось новое.

Скутер – еще один шторм, представленный светлым облачным покровом. Они находятся южнее Большого Темного Пятна. В 1989 году также заметили и Маленькое Темное Пятно. Сначала оно казалось полностью темным, но когда аппарат приблизился, то удалось зафиксировать яркое ядро.

Кольца планеты Нептун

Планета Нептун располагает 5-ю кольцами, наименованных в честь ученых: Галле, Леверье, Ласселл, Араго и Адамс. Представлены пылью (20%) и небольшими осколками породы. Их сложно отыскать, потому что лишены яркости и отличаются по величине и плотности.

Иоганн Галле был первым, кто рассмотрел планету в увеличительный прибор. Кольцо идет первым и отдалено на 41000-43000 км от Нептуна. Леверье занимает в ширину всего 113 км.

На отдаленности в 53200-57200 км с шириной в 4000 км находится кольцо Ласселла. Это наиболее широкое кольцо. Ученый нашел Тритон через 17 дней после обнаружения планеты.

На 100 км простирается кольцо Араго, расположенное в 57200 км. Франсуа Араго наставлял Леверье и активно выступал в споре о планете.

Адамс в ширину простирается всего на 35 км. Но это кольцо самое яркое у Нептуна и его легко найти. Обладает пятью дугами, три из которых именуют Свобода, Равенство, Братство. Полагают, что дуги были гравитационно пойманы Галатеей, расположенной внутри кольца. Взгляните на фото колец Нептуна.

Кольца темные и созданы из органических соединений. Вмещают много пыли. Полагают, что это молодые формирования.

История изучения планеты Нептун

Нептун не фиксировали до 19-го века. Хотя, если внимательно рассмотреть зарисовки Галилея с 1612 года, то можно заметить, что точки наводят на расположение ледяного гиганта. Так что раньше планету просто принимали за звезду.

В 1821 году Алексис Бувар выпустил схемы, отображающие орбитальный путь Урана. Но дальнейший обзор показал отклонения от чертежа, поэтому ученый подумал, что рядом есть крупное тело, влияющее на путь.

За детальное изучение орбитального прохода Урана принялся Джон Адамс в 1843 году. Независимо от него в 1845-1846-х гг. трудился Урбе Леверье. Своими знаниями он поделился с Иоганном Галле в Берлинской обсерватории. Последний подтвердил, что рядом есть что-то большое.

Открытие планеты Нептун вызывало много споров относительно первооткрывателя. Но научный мир признал заслуги Леверье и Адамса. Но в 1998 году посчитали, что все же первый сделал больше.

Сначала Леверье предложил наименовать объект в свою честь, что вызвало массу возмущения. Зато второе его предложение (Нептун) стало современным названием. Дело в том, что оно вписывалось в традиции наименования. Ниже представлена карта Нептуна.

Карта поверхности планеты Нептун

Нажмите на изображение, чтобы его увеличить